(57)【要約】      （修正有）【課題】多数の交流負荷を低電圧電源から効率的な方法で駆動できる多重化インバ  −タを提供する。【解決手段】多重化高電圧ＤＣ‐ＡＣドライバーは、多数のＤＣ‐ＡＣスイッチ１０９−Ｎとデコーダロジック１２１を含む。各ＤＣ‐ＡＣスイッチは入力ＤＣ電圧を受信し、動作許可になるとき、動作してその出力をマスタークロック信号 に基づくレートで、かつ、入力ＤＣ電圧に基づく電圧でトグルする。ＤＣ‐ＡＣスイッチ１０９−Ｎは１個以上の高側スイッチと低側スイッチを含む。低側スイッチはクロックインバータ１１３、１１７を含み、各高側スイッチに対して位相がずれて動作する。デコーダロジックは、高側スイッチのうちの選択されたスイッチを動作許可にし、任意の高側スイッチが動作許可になるとき低側スイッチを動作許可にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が入力ＤＣ電圧を受信し、動作許可になるとき、動作してその出力をマスタークロック信号に基づくレートで、かつ、前記入力ＤＣ電圧に基づく電圧でトグルする複数のＤＣ‐ＡＣスイッチであって、少なくとも１つの高側スイッチと低側スイッチを含む前記複数のＤＣ‐ＡＣスイッチ、
クロックインバータを含み、動作許可された各高側スイッチに対して位相がずれて動作する前記低側スイッチ、および
前記少なくとも１つの高側スイッチのうちの選択されたスイッチを動作許可にし、任意の高側スイッチが動作許可になるとき前記低側スイッチを動作許可にするデコーダロジックを含むことを特徴とする多重化高電圧ＤＣ‐ＡＣドライバー。
【請求項２】
低電圧ＤＣ信号を、より高い電圧レベルを有する前記入力ＤＣ電圧に変換するブーストスイッチング変換器ドライバーをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の多重化高電圧ＤＣ‐ＡＣドライバー。
【請求項３】
前記複数のＤＣ‐ＡＣスイッチの各々はハーフブリッジスイッチを含むことを特徴とする請求項１に記載の多重化高電圧ＤＣ‐ＡＣドライバー。
【請求項４】
前記複数のＤＣ‐ＡＣスイッチの各々は、
前記入力ＤＣ電圧と接地間に結合された電流路を有し、中間出力ノードを有し、第１および第２の制御入力を有する第１および第２のスイッチ、および
前記マスタークロック信号に基づいて前記第１および第２のスイッチの作動を交互するドライバー回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の多重化高電圧ＤＣ‐ＡＣドライバー。
【請求項５】
前記ドライバー回路は、
複数の許可クロック信号の対応する１つを受信する入力と前記第１の制御入力に結合された出力とを有するレベルシフタードライバー、および
対応する前記許可クロック信号を受信する入力と前記第２の制御入力に結合された出力とを有するインバータ／ドライバーを含み、
前記デコーダロジックは、前記マスタークロック信号に基づいた前記複数の許可クロック信号のうちの選択された許可クロック信号を提供することを特徴とする請求項４に記載の多重化高電圧ＤＣ‐ＡＣドライバー。
【請求項６】
前記入力ＤＣ電圧を受信する入力とブースト電圧信号を前記レベルシフタードライバーに提供する出力とを有するチャージポンプをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の多重化高電圧ＤＣ‐ＡＣドライバー。
【請求項７】
前記第１および第２のスイッチはそれぞれ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含むことを特徴とする請求項４に記載の多重化高電圧ＤＣ‐ＡＣドライバー。
【請求項８】
前記入力ＤＣ電圧と前記第１および第２のスイッチの前記電流路との間に直列に結合されたダイオードをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の多重化高電圧ＤＣ‐ＡＣドライバー。
【請求項９】
前記デコーダロジックは、
各々が前記マスタークロック信号を受信する第１の入力、複数の許可信号の対応する１つを受信する第２の入力、および複数の許可クロック信号の対応する１つを提供する出力を有する複数のゲート、および
前記複数の許可信号を提供するデコーダを含むことを特徴とする請求項１に記載の多重化高電圧ＤＣ‐ＡＣドライバー。
【請求項１０】
前記複数のゲートの各々はＮＡＮＤゲートを含むことを特徴とする請求項９に記載の多重化高電圧ＤＣ‐ＡＣドライバー。
【請求項１１】
前記デコーダはシリアル周辺装置インターフェイスを含むことを特徴とする請求項９に記載の多重化高電圧ＤＣ‐ＡＣドライバー。
【請求項１２】
第１のＤＣ電圧を、より高電圧レベルを有する第２のＤＣ電圧へブーストするブーストＤＣ‐ＤＣ変換器、および
前記ブーストＤＣ‐ＤＣ変換器に結合されたＤＣ‐ＡＣマルチプレクサを含む多重化ＤＣ‐ＡＣ変換器であって、前記ＤＣ‐ＡＣマルチプレクサは、
各々が、選択されるとき、前記第２のＤＣ電圧を複数のＡＣ出力電圧のうちの対応する１つに変換する複数のＤＣ‐ＡＣスイッチであって、各ＡＣ出力電圧が、共通クロック信号に基づいたレートで前記第２のＤＣ電圧に基づいて第１および第２のＤＣ電圧レベル間でスイッチされる前記複数のＤＣ‐ＡＣスイッチであって、少なくとも１つの高側スイッチと、各高側スイッチに対して位相がずれて動作する低側スイッチとを含む前記複数のＤＣ‐ＡＣスイッチ、および
前記少なくとも１つの高側スイッチのうちの中で選択し、任意の高側スイッチが選択されるとき前記低側スイッチを選択するセレクトロジックを含むことを特徴とする多重化ＤＣ‐ＡＣ変換器。
【請求項１３】
前記第２のＤＣ電圧レベルは約３５０Ｖであることを特徴とする請求項１２に記載の多重化ＤＣ‐ＡＣ変換器。
【請求項１４】
各ＡＣ出力電圧は、選択時に、約０Ｖと約３５０Ｖ間でスイッチされることを特徴とする請求項１２に記載の多重化ＤＣ‐ＡＣ変換器。
【請求項１５】
高側スイッチのＡＣ出力電圧と前記低側スイッチのＡＣ出力電圧間に結合された負荷をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の多重化ＤＣ‐ＡＣ変換器。
【請求項１６】
前記負荷はエレクトロルミネセントランプを含むことを特徴とする請求項１５に記載の多重化ＤＣ‐ＡＣ変換器。
【請求項１７】
前記複数のＤＣ‐ＡＣスイッチの各々は、
前記第２のＤＣ電圧と対応ＡＣ出力電圧間に結合された電流路を有し、第１の制御入力を有する第１のスイッチ、
前記対応ＡＣ出力電圧と接地間に結合された電流路を有し、第２の制御入力を有する第２のスイッチ、
複数の許可クロック信号の対応する１つを受信する入力と前記第１の制御入力に結合された出力を有するレベルシフタードライバー、および
前記対応許可クロック信号を受信する入力と前記第２の制御入力に結合された出力を有するインバータ／ドライバーを含み、
前記低側スイッチは、前記複数の許可クロック信号の対応する１つを反転するクロックインバータをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の多重化ＤＣ‐ＡＣ変換器。
【請求項１８】
前記セレクトロジックは、
複数の許可信号の対応する１つを提供するとき前記共通クロック信号に基づいて前記複数の許可クロック信号の対応する１つを提供する許可ロジック、および
前記複数の許可信号を提供し、前記高側スイッチのうちの中で選択し、前記高側スイッチのうちの任意の高側スイッチが選択されるとき前記低側スイッチを選択するデコーダを含むことを特徴とする請求項１７に記載の多重化ＤＣ‐ＡＣ変換器。
【請求項１９】
低電圧ＤＣ信号を高電圧ＤＣ信号に変換する工程、
複数の出力の中から選択する工程、
選択した各出力に対する複数の第１のＤＣ‐ＡＣ変換器のうちの対応する１つを動作許可にする工程、
動作許可にした各第１のＤＣ‐ＡＣ変換器により高電圧ＤＣ信号と接地間で複数の出力のうちの対応する１つをスイッチする工程、
第１のＤＣ‐ＡＣ変換器のうちの任意の変換器が動作許可になるとき第２のＤＣ‐ＡＣ変換器を動作許可にする工程、
動作許可時に第２のＤＣ‐ＡＣ変換器により高電圧ＤＣ信号と接地間で共通出力をスイッチする工程、および
各第１のＤＣ‐ＡＣ変換器に対して位相がずれて第２のＤＣ‐ＡＣ変換器をスイッチする工程を含むことを特徴とするＤＣ電圧を複数の多重化ＡＣ電圧に変換する方法。
【請求項２０】
前記複数の出力のうちの対応する１つをスイッチする工程と前記共通出力をスイッチする工程はそれぞれ、
第１および第２のスイッチ間で作動を交互する工程、
前記第１のスイッチは作動時に対応出力を前記高電圧ＤＣ信号に結合し、かつ、
前記第２のスイッチは作動時に前記対応出力を接地することを含むことを特徴とする請求項１９に記載の、ＤＣ電圧を複数の多重化ＡＣ電圧に変換する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電圧ドライバに関し、特にＤＣ信号を高電圧ＡＣ信号に変換して高電圧ＡＣ信号を多数の負荷、例えばエレクトロルミネセントランプなどに多重化することに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロルミネセントランプ（ＥＬ）は本質的に１つの透明電極と誘電体中の特殊な燐材料とを有するキャパシタである。適当なＡＣ電圧レベルをＥＬ端子間に印加すると、燐が発光する。典型的なＥＬランプの輝度は電圧の平方に周波数を掛けたものの関数である。この関数は殆どのランプの有益な範囲に亘って成立する近似である。共通した用途は、腕時計、ポケベル、携帯電話、ＧＰＳ装置などに見られるようなデジタル表示器用バックライトを含む。腕時計は、ＥＬランプの最初の用途であり、典型的に約８０〜１００Ｖピーク〜ピークかつ約１００〜２００Ｈｚの周波数を必要とした。ポケベルは、僅かにより明るい表示器とより高電圧レベル（例えば１００〜２００Ｖ）かつ高周波数レベル（例えば３００Ｈｚ）を必要とした。携帯電話はピーク電圧が約２００Ｖとなった。ＥＬランプのより最近の用途は、自動車に使用される警報あるいはインジケータランプを含む。自動車の警報ランプは、日中にはっきり見える程度に十分な光輝度、約７００Ｖのピーク〜ピーク電圧レベルを必要とする。
【０００３】
自動車の使用に必要とされるＡＣ電圧は、数百ボルト（例えば３５０Ｖ）のオーダーの比較的高い大きさを有する。しかしながら、必要とされるＡＣ電圧は、大抵のシステムに通常存在することはなく、例えば１２Ｖバッテリのような低電圧ＤＣ源から生成しなければならない。１つの提案されたアプローチは、必要な高ＡＣ電圧を発生するため未熟なブーストスイッチング変換器とＨブリッジ回路を採用することである。この変換器は低ＤＣ電圧を高ＤＣ電圧に変換し、Ｈブリッジ回路はこの高ＤＣ電圧を２つの位相のずれているＡＣ電圧信号からなる高ＡＣ電圧に変換する。その際、この２つの位相のずれている高電圧ＡＣ信号を点灯されるランプの各端子対に多重化することが必要であろう。多重化機能は、各ランプの両端子上に４クオドラントスイッチを必要とするであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この提案されたアプローチには多くの問題がある。それは、一般に、比較的低いＤＣ電圧を２つの位相のずれているＡＣ電圧信号に変換するように設計された第１のドライバチップと、このＡＣ電圧を多数のランプのうちの選択されたランプに多重化する第２のチップとを含む２チップアプローチを必要とするであろう。ＥＬランプ用ドライバチップは存在するが、自動車の警報ライトに必要な高輝度を発生するのに必要な非常に高電圧レベルを発生できるドライバは現在存在せず、設計・製造に多大なコストを必要とするであろう。第２のチップもまた、設計して製造しなければないであろうし、各ランプに４クオドラントスイッチを含む必要があるであろう。各４クオドラントスイッチは、作動時にソースとシンク電流の両方に対して双方向に動作し、ターンオフ時に高電圧レベル（両極で約３５０Ｖまで）を阻止しなければないであろう。より単純でより費用効果があるアプローチを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施の形態による多重化高電圧ＤＣ‐ＡＣドライバーは、多数のＤＣ‐ＡＣスイッチとデコーダロジックを含む。各ＤＣ‐ＡＣスイッチは入力ＤＣ電圧を受信し、動作許可になるとき、動作してその出力をマスタークロック信号に基づくレートで、かつ、入力ＤＣ電圧に基づく電圧でトグルする。ＤＣ‐ＡＣスイッチは１個以上の高側スイッチと低側スイッチを含む。低側スイッチはクロックインバータを含み、各高側スイッチに対して位相がずれて動作する。デコーダロジックは、高側スイッチのうちの選択されたスイッチを動作許可にし、任意の高側スイッチが動作許可になるとき低側スイッチを動作許可にする。
【０００６】
ブーストスイッチング変換器ドライバは、（例えばバッテリなどからの）低電圧ＤＣ信号を高電圧入力ＤＣ信号に変換するために含まれても良い。一構成では、ＤＣ‐ＡＣスイッチがハーフブリッジスイッチとして実施される。ＤＣ‐ＡＣスイッチはそれぞれ、マスタークロック信号に基づいて第１および第２のスイッチ（例えばＦＥＴなど）の作動を交互するドライバ回路を含む。一実施例では、レベルシフタードライバと対応チャージポンプが、各ＤＣ‐ＡＣスイッチの高側スイッチを駆動するために含まれても良い。一実施例では、デコーダロジックは、各々が許可信号とマスタークロック信号とを受信する多数のゲートに許可信号を提供するデコーダを含む。
【０００７】
本発明の実施の形態による多重化ＤＣ‐ＡＣ変換器は、ブーストＤＣ‐ＤＣ変換器とＤＣ‐ＡＣマルチプレクサを含む。ブーストＤＣ‐ＤＣ変換器は、第１のＤＣ電圧を、より高電圧レベルを有する第２のＤＣ電圧へブーストする。ＤＣ‐ＡＣマルチプレクサは、多数のＤＣ‐ＡＣスイッチとセレクトロジックを含む。各ＤＣ‐ＡＣスイッチは、選択されるとき、第２のＤＣ電圧を多数のＡＣ出力電圧のうちの対応する１つに変換する。各ＡＣ出力電圧は、共通クロック信号に基づいたレートで第２のＤＣ電圧に基づいて第１および第２のＤＣ電圧レベル間でスイッチされる。ＤＣ‐ＡＣスイッチは、少なくとも１つの高側スイッチと、各高側スイッチに対して位相がずれて動作する低側スイッチを含む。セレクトロジックは、高側スイッチのうちの中で選択し、高側スイッチのうちの任意のスイッチが選択されるとき低側スイッチを選択する。特定の実施の形態では、第２のＤＣ電圧レベルは高電圧容量負荷、例えばエレクトロルミネセントランプなどを駆動するのに約３５０Ｖとなる。
【０００８】
本発明の実施の形態によるＤＣ電圧を複数の多重化ＡＣ電圧に変換する方法は、低電圧ＤＣ信号を高電圧ＤＣ信号に変換する工程、複数の出力の中から選択する工程、選択した各出力に対する複数の第１のＤＣ‐ＡＣ変換器のうちの対応する１つを動作許可にする工程、動作許可にした各第１のＤＣ‐ＡＣ変換器により高電圧ＤＣ信号と接地間で出力のうちの対応する１つをスイッチする工程、第１のＤＣ‐ＡＣ変換器のうちの任意の変換器が動作許可になるとき第２のＤＣ‐ＡＣ変換器を動作許可にする工程、動作許可時に第２のＤＣ‐ＡＣ変換器により高電圧ＤＣ信号と接地間で共通出力をスイッチする工程、および各第１のＤＣ‐ＡＣ変換器に対して位相がずれて第２のＤＣ‐ＡＣ変換器をスイッチする工程を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下の記述は当業者が特定の用途とその要件の脈絡内で提供する本発明を作製して使用できるように提示される。しかしながら、好ましい実施の形態に対する種々の修正が当業者に明白であり、ここに記述する一般原理は他の実施の形態に応用され得る。それ故、本発明はここに示し記述した特定の実施の形態に限定するように意図されないが、ここに開示した原理および新規な特徴に一貫した最も広範囲を受けるべきである。
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態による多重化高電圧ＤＣ‐ＡＣドライバー１００の略図である。高電圧ＤＣ‐ＡＣドライバー１００は、ＤＣ‐ＤＣドライバー１０１、ＤＣ‐ＡＣマルチプレクサ１０３、および多数の負荷１０５を含む。図示のように、例えば、個々のキャパシタＣＬ１、ＣＬ２、…、ＣＬＮ−１からなるＮ−１個の容量負荷１０５がある。ここで、Ｎは正の整数で、一般に適当な数の負荷を駆動する所与の用途用に十分な数の出力を含む。例えば、典型的な自動車用途は１５個までのＥＬランプを含み、以下にさらに述べるように、共通の戻り或いは「低」出力を提供するようにＮは少なくとも全負荷数より大きな１つである。図示した構成では、Ｎ−１個の負荷ＣＬ１、ＣＬ２、…、ＣＬＮ−１はそれぞれ、Ｎ−１個の出力信号Ｏ１、Ｏ２、・・・、ＯＮ−１のそれぞれの１つに結合される１つの端子と、ＤＣ‐ＡＣマルチプレクサ１０３の共通出力信号ＯＮに結合される第２の端子を有する。容量負荷１０５は、任意のタイプの高電圧ＡＣ負荷が考えられるが当業者に周知のようにエレクトロルミネセントランプ（ＥＬ）を含む任意のタイプの容量素子であってよい。前述したように、ＥＬランプは照明を可能にするように比較的高電圧のＡＣ信号（例えば３５０Ｖ）が必要である。
【００１１】
ＤＣ‐ＤＣドライバー１０１は、インダクタＬ、スイッチＱ、出力ダイオードＤ１およびキャパシタＣを含む比較的簡単なブーストスイッチング変換器として実施される。インダクタＬは、入力源ＤＣ電圧ＶＢＡＴに結合される１つの端子、およびダイオードＤ１のアノードとスイッチＱのドレインとに結合される別の端子を有する。スイッチＱは接地されたソースを有する。ダイオードＤ１のカソードはキャパシタＣの一端に結合され、キャパシタＣの他の端が接地される。スイッチＱは、任意の適当な代替スイッチング素子が考えられるが、Ｎチャネル金属酸化物半導体電界効果トランジスタとして実行されるように示す。電圧ＶＢＡＴは、バッテリーなどのような任意の適当なおよび／または局所ＤＣ源素子から提供される。自動車用途では、ＶＢＡＴは＋１２Ｖバッテリーから提供される。
【００１２】
ＤＣスイッチングレギュレータについて当業者に周知のように、（図示しない）制御回路によりスイッチング信号ＳＷをスイッチＱのゲートに提供し、電流をＶＢＡＴからインダクタＬとダイオードＤ１に引き出し、キャパシタＣを充電し、高ＤＣ電圧信号ＨＤＣＶを発生する。信号ＨＤＣＶを、制御フィードバック（ＣＦＢ）路１０２を経由させて制御ロジックにフィードバックし、信号ＨＤＣＶを所望の電圧レベルに調整する。任意の適当な電圧レベルが考えられるが、ＥＬランプに印加するため、信号ＨＤＣＶを、数１００ボルト、例えば約＋３５０ボルトに調整する。ＤＣ‐ＤＣドライバー１０１のある部分は、便利なように、別個のチップ上で実施しても良いし、あるいは既製の素子上にあってもよい。キャパシタＣは、ユーザが適当な容量値を選択できるようにチップ外に出力ピンを介して接地される。或いは、ＤＣ‐ＤＣドライバー１０１は、当業者に周知の別々の素子を使用しても容易かつ便利に実施される。
【００１３】
ＤＣ‐ＡＣマルチプレクサ１０３内で、信号ＨＤＣＶをチャージポンプ１０７と、Ｎ個のＤＣ‐ＡＣハーフブリッジスイッチ１０９−Ｘ（Ｘ＝１，２，・・・，Ｎ）のそれぞれへ提供する。Ｎ個のＤＣ‐ＡＣハーフブリッジスイッチ１０９−Ｘ（Ｘ＝１，２，・・・，Ｎ）はＮ個の出力信号Ｏ１、Ｏ２、・・・、ＯＮを発生する。図示した実施の形態では、スイッチ１０９−Ｘは、他のタイプのＤＣ‐ＡＣ変換器が考えられるが、ハーフブリッジスイッチである。最初のＮ−１個のスイッチ１０９−１〜１０９−（Ｎ−１）（スイッチ１０９Ｎ−１は図示せず）は高側スイッチであり、最後のスイッチ１０９−Ｎは低側スイッチである。チャージポンプ１０７は、約７〜８ボルトの駆動電圧を信号ＨＤＣＶの電圧レベルに加えて電圧ブースト信号Ｖブースト（例えば約３５７〜３５８Ｖの電圧を有する）を発生する。スイッチ１０９−１のみを詳述し、各々全ての他のスイッチ１０９−Ｘがほぼ同様に動作するように設定される。信号ＨＤＣＶをダイオードＤ２のアノードに提供する。ダイオードＤ２のカソードは第１のスイッチＱＡのドレインに結合される。第１のスイッチＱＡのソースは出力信号Ｏ１を発生し、第２のスイッチＱＢのドレインに結合される。第２のスイッチＱＢのソースは接地される。スイッチＱＡとＱＢは、適当な代替スイッチが考えられるが、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴとして示す。レベルシフター＆上側ゲートドライバ１１１はＶブースト信号と入力クロック信号ＣＬＫ１を受信し、第１のスイッチＱＡのゲートを駆動する出力を有する。信号ＣＬＫ１をインバータ／ドライバ１１３へ提供する。インバータ／ドライバ１１３の出力はスイッチＱＢのゲートに結合される。
【００１４】
Ｎ個の２入力ＮＡＮＤゲート１１５−１、１１５−２、・・・、１１５−Ｎはそれぞれ、マスタークロック信号ＭＣＬＫを受信する第１の入力、Ｎ個の許可信号ＥＮ１〜ＥＮＮのそれぞれの１つを受信する第２の入力、およびＮ個のクロック信号ＣＬＫ１〜ＣＬＫＮのそれぞれの１つをアサートする出力を有する。スイッチ１０９−Ｘがほぼ同様に設定され、それぞれ対応許可信号ＥＮ１〜ＥＮＮにより動作許可になるときクロック信号ＣＬＫ１〜ＣＬＫＮのそれぞれの１つにより制御される。スイッチ１０９−１で図示するように、許可信号ＥＮ１が高になるときクロック信号ＣＬＫ１がマスタークロック信号ＭＣＬＫの反転型としてトグルする。残りの高側スイッチ１０９−２〜１０９−（Ｎ−１）がほぼ同様に動作するように設定されてそれぞれの出力信号Ｏ２〜ＯＮ−１をそれぞれの負荷ＣＬ２〜ＣＬＮ−１へ発生する。最後の低側スイッチ１０９−Ｎは追加のインバータ１１７を含み、インバータ１１７は最後のクロック信号ＣＬＫＮを反転クロック信号ＣＬＫＮＢ（ここで、信号名に添えた「Ｂ」は特に断らない限りロジックネゲーションを表す）へ反転する。このように、最後の低側スイッチ１０９−Ｎが残りの高側スイッチ１０９−Ｘに対して１８０度位相がずれて動作して共通出力信号として信号ＯＮを発生する。共通出力信号ＯＮは、負荷ＣＬ１〜ＣＬＮ−１の他の端子へ結合される。
【００１５】
発振器回路１１９は、マスタークロック信号ＭＣＬＫをＮＡＮＤゲート１１５−Ｘのそれぞれに発生する。発振器回路１１９は信号ＯＣＬＫを受信する（あるいは外部接続またはピンに接続される）。図示した構成では、ユーザが外部クロック信号を提供するか、あるいは選択された周波数レベルに発振器回路１１９をプログラムする。特に、ユーザが信号ＯＣＬＫを介して外部クロック信号を提供する。信号ＯＣＬＫは発振器回路１１９により信号ＭＣＬＫとしてバッファされ転送される。あるいは、ユーザが発振器回路１１９を所望の周波数で動作するようにプログラムするように信号ＯＣＬＫと接地との間にキャパシタを結合する。ＥＬランプを駆動するように図示した構成では、信号ＭＣＬＫは１００Ｈｚと３ＫＨｚ間のプログラム周波数を有する方形波信号である。このようなクロック回路は当業者に周知であり、詳述しない。
【００１６】
許可信号ＥＮ１〜ＥＮＮをシリアル周辺装置インターフェイス（ＳＰＩ）デコーダ１２１により発生する。ＳＰＩデコーダ１２１は、ＳＰＩインターフェイスを介して（図示しない）対応ＳＰＩマスター装置によりプログラムされるスレーブ装置である。ＳＰＩインターフェイスは、クロック信号ＳＣＬＫ、スレーブセレクト（ＳＳ）信号、および図示したマスターデータ出力スレーブ入力（ＭＯＳＩ）信号とマスターデータ入力スレーブ出力（ＭＩＳＯ）信号とを含む２つのデータ信号を含む。ＳＰＩインターフェイスは、当業者に周知の工業規格であり、詳述しない。プログラムされるとき、ＳＰＩデコーダ１２１が許可信号ＥＮ１〜ＥＮＮ−１の任意の１つをアサートして出力信号Ｏ１〜ＯＮ−１の中から選択して負荷ＣＬ１〜ＣＬＮ−１のうちの選択された負荷を作動させる。また、ＳＰＩデコーダ１２１は、許可信号ＥＮ１〜ＥＮＮ−１の任意の許可信号を高にアサートして共通出力信号ＯＮを動作許可にするとき許可信号ＥＮＮを高にアサートするように動作する。
【００１７】
動作において、信号ＭＣＬＫの周波数を前述したように所望の周波数にプログラムすると、ＳＰＩマスターがＳＰＩデコーダ１２１を制御して選択された負荷を作動させる。最初のスイッチ１０９−１と最後のスイッチ１０９−Ｎの動作は、負荷ＣＬ１の作動を図示するように記述し、残りのスイッチ１０９−Ｘがスイッチ１０９−１と同様に動作する。ＳＰＩデコーダ１２１が許可信号ＥＮ１とＥＮＮをアサートして負荷ＣＬ１を作動させると、クロック信号ＣＬＫ１がマスタークロック信号ＭＣＬＫの反転型となる。クロック信号ＣＬＫ１がＮＡＮＤゲート１１５−１により高にアサートされるとき、レベルシフター＆上側ゲートドライバ１１１がスイッチＱＡを作動し、インバータ／ドライバ１１３がスイッチＱＢをオフにする。信号ＨＤＣＶの電圧はダイオードＤ２とスイッチＱＡを通して負荷ＣＬ１に出力信号Ｏ１として印加される。スイッチＱＡは高電圧レベルで動作するので、そしてクロック信号ＣＬＫ１は比較的低いデジタル信号（例えば５Ｖなど）であるので、レベルシフター＆上側ゲートドライバ１１１がＶブースト電圧をスイッチＱＡのゲートに印加してそれをオンにする。クロック信号ＣＬＫ１がＮＡＮＤゲート１１５−１により低にアサートされるとき、レベルシフター＆上側ゲートドライバ１１１がスイッチＱＡをオフにし、インバータ／ドライバ１１３がスイッチＱＢをオンにして出力信号Ｏ１を実効的に接地させる。
【００１８】
最後のスイッチ１０９−Ｎは、スイッチ１０９−１（あるいは任意の他のスイッチ）がＳＰＩデコーダ１２１により動作許可になるとき動作許可になる。最後のスイッチ１０９−Ｎは、インバータ１１７により共通出力信号ＯＮが出力信号Ｏ１に対して１８０度位相がずれて動作すること以外は、スイッチ１０９−１と同様に動作する。一般に、スイッチ１０９−Ｘの各々は動作許可になるときマスタークロック信号ＭＣＬＫのレートでトグルする。最初のＮ−１個のスイッチ１０９−１〜１０９−（Ｎ−１）はそれぞれ、ＮＡＮＤゲート１１５−Ｘの動作のため信号ＭＣＬＫに対して１８０度位相がずれているクロック信号ＣＬＫ１〜ＣＬＫＮ−１に基づいてトグルする。最後のスイッチ１０９−Ｎは、一般に、信号ＭＣＬＫと同位相の、従って他のクロック信号ＣＬＫ１〜ＣＬＫＮ−１の全部と位相がずれているＣＬＫＮＢに基づいてトグルする。
【００１９】
このように、出力信号Ｏ１とＯＮは両方とも、互いに位相がずれていること以外は、マスタークロック信号ＭＣＬＫにより定められたレートで約３５０Ｖと０Ｖ間を交互する方形波ＡＣ信号である。よって、出力信号Ｏ１は、出力信号ＯＮが低になるとき高にアサートされ、その逆の場合も同じである。一般に、出力信号ＯＮは、インバータ１１７のため他の出力信号Ｏ１〜ＯＮ−１の全部に対して位相がずれて動作する。各負荷に提供されるＡＣ信号の実効ピーク〜ピーク電圧は７００Ｖである。よって、負荷ＣＬ１はそれをオンにする適切なＡＣ信号を受信する。許可信号ＥＮ１を低にアサートしてＤＣ‐ＡＣスイッチ１０９−１を動作禁止にし負荷ＣＬ１をオフにするとき、ＮＡＮＤゲート１１５−１はその出力を高にアサートし、インバータ／バッファ１１３がその出力を低にアサートしてスイッチＱＢをオフにする。この場合、短い時間の後、レベルシフター＆上側ゲートドライバ１１１がスイッチＱＡをオフにし、出力信号Ｏ１がトリステートになる。一実施の形態では、レベルシフター＆上側ゲートドライバ１１１は、クロック信号ＣＬＫ１が交互していないことをセンスし、その出力を低にアサートしてスイッチＱＡをオフにするように設定される。あるいは、許可信号ＥＮ１を、許可信号ＥＮ１が低になるとき出力が低に引かれてスイッチＱＡをオフにするように設定されるレベルシフター＆上側ゲートドライバ１１１に提供する。いずれにしても、出力信号Ｏ１〜ＯＮのいずれもが選択されないとき、それらは各段ごとに両方のスイッチＱＡとＱＢをオフにすることによってトリステートになる。
【００２０】
本発明の実施例による多重化高電圧ＤＣ‐ＡＣドライバー１００は、多数の高電圧ＡＣ負荷を信号低電圧ＤＣ源から多重化する効率的な方法を提供する。フロントエンドＤＣ変換器１０１の複雑さを著しく簡単にし、それ故に、信号ＶＢＡＴを一対のＡＣ信号に変換するように構成される装置またはチップより小型化し大幅に安価になる。ＤＣ変換器１０１を別々のロジックあるいは既製の部品により実施し得る。マルチプレクサ１０３は、一対のＡＣ信号を受信し多重化する代わりに単一のＤＣ信号がＡＣ信号に変換されるので単純化される。選択ロジックは両方の場合に同様であり、出力のスイッチングを制御するマスタークロック信号ＭＣＬＫを発生するのに非常に簡単なプログラム可能クロックロジックのみを使用する。必要とされた著しくより複雑なＨブリッジドライブクロック回路が除去される。
【００２１】
本発明をそのある好ましい型についてかなり詳述したが、他の型および変更が可能であり考えられる。当業者は、特許請求の範囲から逸脱することなく、本発明の同一目的を提供するように他の構成を設計あるいは修正するように、開示した概念および特定の実施の形態を容易に使用できることを認識する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は本発明の実施例による多重化高電圧ＤＣ‐ＡＣドライバーの略図である。
【図１】
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